[发明专利]耐磨硅酸锆介质球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于研磨介质技术领域，具体涉及一种耐磨硅酸锆介质球及其制备方法。

背景技术

研磨介质球因其具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀的特性，现作为研磨介质被广泛应用于陶瓷、电子、建材、新材料等领域。现有技术的陶瓷球通常采用等静压成型的方式制成，例如：《材料导报》2000年10月第14卷专辑，贾光耀、张伟儒等《低成本氧化锆研磨球的研制》公开了一种研磨介质的制法，采用湿法球磨及喷雾造粒制备超细粉体，然后在0.1～0.16GPa压力下采用冷等静压成型，最后经过高温烧成制备氧化锆研磨球，其公开的内容引用于此。

现有技术中的滚球成型方法，一般是将超细粉体原料泥浆挤出切断造粒，然后滚动成型，其存在的缺点是：1）该方法需要的设备多，一次性投入大；2）该方法操作复杂，且由于制得的种球粒径均一性不佳，导致滚动时间越长，陶瓷球的粒径差别越大，从而使该方法只适用于小粒径陶瓷球的制备，特别适用于小于8mm陶瓷球。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种耐磨硅酸锆介质球，密度大、硬度高，耐磨性好；本发明还提供其制备方法，工艺简单，需要的设备少、一次性投资少，产量大且容易扩产。

本发明所述的耐磨硅酸锆介质球，耐磨硅酸锆介质球的粒径为0.5-10mm，配料的重量份数组成为：

其中：高岭土为市购产品，主要成分为Al₂O₃、SiO₂和H₂O；其中滑石粉、硅灰石、硅微粉、钛白粉、氧化钇均为市售工业级化工原料。粘合剂为山西三维集团生产的PVA20-99。

上述所有原料粒径均小于200目。

所述的耐磨硅酸锆介质球的化学重量份数组成为：

本发明所述的耐磨硅酸锆介质球的制备方法，包括以下步骤：

（1）装磨：将所有原料混合，用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度为0.8-2μm，喷雾造粒，制得超细粉体；

（2）出磨：将超细粉体放入成球机，加入水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.1～0.5mm的种球；

（3）滚动成球：向滚动成球机中加入种球，按照种球与水重量比8-10：1向滚动成球机内连续加料，滚动成型；加料的速度一般与介质球的粒径呈正比，即随着介质球粒径的增大，加料、加水量要适量增加。滚动过程中不断检测成球的直径，一般滚动8～10h，能够制得直径为0.5mm的介质球；

（4）烘干：在自然条件下将磨光的介质球风干；

（5）烧成：窑炉内50℃/h的速度从常温升至300℃，然后以70-80℃/h升温至1200℃，保温1-2小时；然后以80-90℃/h升温至1350℃，保温2-3小时；然后在1小时内降温至800℃，出窑；采用快速降温的方式，使晶粒保持在微晶状态，所制得的介质球密度大，耐磨，且化学性质稳定；

（6）抛光：加水自然磨光1～2h；制得耐磨硅酸锆介质球，耐磨硅酸锆介质球的粒径为0.5-10mm。

其中：步骤（2）中超细粉体与水投料的质量比为100：10～15。

步骤（1）中湿法球磨的方法采用本领域常规技术。

制备得到的耐磨硅酸锆介质球理化性质为：密度≥4.0g/cm³；晶粒大小为1.0-1.5μm；磨耗≤0.1g/Kg.h；莫氏硬度≥7.0；吸水率≤0.01%。

综上所述，本发明具有以下优点：

（1）本发明采用抑晶烧结，在保证烧结的前提下快速烧成，采用快速降温的方式，使晶粒保持在微晶状态，所制得的介质球密度大，耐磨，且化学性质稳定；

（2）与现有技术的成型方法相比，本发明的工艺简单，需要的设备少、一次性投资少，产量大且容易扩产；

（3）本发明制备方法适用范围大，能够用于粒径为0.5～10mm的耐磨硅酸锆介质球的生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

（1）配料：硅酸锆粉80kg、高岭土10kg、滑石粉3kg、硅灰石2kg、硅微粉1kg、钛白粉2kg、氧化钇2kg和粘合剂（PVA20-99）0.05kg；

（2）装磨：将所有原料混合，用湿法球磨的方法将原料球磨至粒度为1μm，喷雾造粒，制得超细粉体；

（3）出磨：将100kg的超细粉体放入成球机，加入10kg的水，搅拌混合均匀，过筛，制得粒径为0.1mm的种球；